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北京基因组所(国度生物信息中心)绘造幼鼠胚胎单细胞染色质可及性及转录组图谱

  近日,GA黄金甲(国度生物信息中心)刘江钻研组和蒋岚钻研组合作,在Cell Reports 杂志上颁发了题为“Single-cell chromatin accessibility and transcriptome atlas of mouse embryos”的钻研论文,绘造了幼鼠胚胎单细胞染色质可及性(Chromatin accessibility)及转录组(Transcriptome)图谱。

  染色质可及性区域能够象征顺式调控元件(Cis-regulatory elements),这些元件通过招募转录因子(Transcription factors,TFs)和染色质沉塑因子(Chromatin remodelers)来执行转录法式,进而领导细胞的命运和细胞的职能。因而,精确调控的表观遗传和转录变动在哺乳动物的器官发育中阐扬着沉要作用。目前,有大量人和幼鼠早期胚胎单细胞转录组水平的钻研,然而,顺式元件对哺乳动物胚胎产生的潜在调控,在很大水平上仍未被索求。

  钻研团队以幼鼠为模型,结合单细胞测序技术,绘造了E7.5时期胚胎和E13.5时期拥有代表性的16个器官的转录组及染色质可及性图谱。通过Seurat对scRNA-seq数据进行了两轮无监督聚类,并使用基于相互最近邻(MNN)的标签传输算法,从scRNA-seq数据到scATAC-seq数据进行了两轮细胞类型标签传输。最后,共获得了271种配对的细胞类型,并检测到48,351个顺式元件与7,860个基因的表白显著有关。

  通过结合景乃禾课题组E7.5胚胎细胞的空间转录组信息,构建了空间染色质可及性图谱,展示了顺式元件的空间散布和潜在职能转录因子(TFs)的空间散布。钻研发现,E7.5时期胚胎中,很多胚层特异的顺式元件和转录因子在发育后期来自相应胚层的细胞类型中依然维持,这批注这些顺式元件和转录因子在细胞分化过程中是沉要的。另表,该钻研还发现了一种新的细胞类型——一种潜在的性腺支持细胞和颗粒细胞的祖细胞。并且发此刻E12.5时期,性腺支持细胞和颗粒细胞在雌性和雄性的性腺中都存在。

  综上所述,该钻研提供了转录组和染色质可及性的单细胞图谱,为将来早期哺乳动物器官产生的钻研奠定了基础。博士钻研生姜姗、黄正、李芸和虞程伟为本文共同第一作者,刘江钻研员和蒋岚钻研员为本文的共同通讯作者。该钻研得到GA黄金甲先导项目、国度沉点研发打算和国度天然科学基金委等项主张赞助。

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E7.5时期胚胎和E13.5时期拥有代表性的16个器官的转录组及染色质可及性图谱

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